《基于中洋脊玄武岩热压数据的地幔温度新估算》

《Nature Communications》：Global MORBs reveal a warmer present-day ambient mantle and moderate secular cooling of Earth

　　

摘要

地球地幔的温度控制着熔化过程、地壳的形成以及行星的冷却过程，但其当前的实际温度值仍存在争议。大多数地球动力学模型假设地幔温度约为1350±50°C，这一数值是通过实验结果以及海洋地壳的6–7公里厚度间接得出的。本文通过分析16,000多块来自中洋脊的玄武岩（这些玄武岩形成于板块分离的区域）的热压数据发现，只有极少数样本保留了能够反映地幔温度的原始成分。在较为还原的氧化还原条件下，这些熔岩的温度约为1421°C；如果部分熔融物质没有留在海底或没有在海底以下结晶的话，这一温度将导致形成的地壳比地震观测结果所显示的地壳要厚得多。而在更为氧化的条件下，地幔温度的估计值会降低到1390°C左右，这一数值使得玄武岩的化学成分、地壳厚度以及热压数据之间能够相互吻合。通过与古元古代玄武岩的对比，研究表明在20亿年的时间里地幔仅冷却了不到150°C。因此，当前地幔的温度比传统模型所假设的温度略高，用一个具有波动范围的温度值来描述地幔温度更为合理，而不是用一个固定的数值。